1. 研究目的与意义
近年来,通信技术发展迅速,人类对通信的需求越来越大。随着通信事业的发展,现在的通信频段逐渐向微波频段发展,微波器件也迅速发展起来。在微波领域中，定向耦合器常用来监视功率、频率和频谱；对功率进行分配和合成；构成天线的收发开关、平衡混频器和测量电桥等。传统的耦合器有各种类型，如波导耦合器、同轴线耦合器、微带耦合器等。由于定向耦合器在信号处理系统、通信等领域起着举足轻重的作用，所以设计性能更好、功能独特的定向耦合器，一直是人们很感兴趣的一个研究方向。定向耦合器由于本身具有插损小、频段宽、能承受较大的功率、可根据需要扩展量程、使用方便灵活、成本低等优点,因而广泛应用于微波传输系统中。混合环是一种定向耦合器。这种微波器件是用TEM模或准TEM模传输线制作的，其特性与波导Magic T十分相似。这种器件和所有TEM模传输线器件一样,其早期结构都是用同轴线制作的,后来才逐渐有了带状线及微带线的各种结构形式。最早的混合环通常称为基本混合环,其中尤以3dB混合环应用最广。由于这种混合环的工作频带受到限制,后来还出现了多种改进型基本混合环。几十年来,混合环作为一类重要的微波器件在微波工程领域己经获得广泛的应用。
2. 国内外研究现状分析
传统混合环由3λ/4分支线和三个λ/4分支线组成，周长为1.5λ，其中λ为3λ/4分支线显的很长；另一方面，当工作频率偏离中心频率时，到达隔离端口的两路信号相位差不再等于180，也就是说传统混合环难以实现宽带特性。因此，传统混合环的确定可总结为尺寸大，带宽窄。为了克服这两个缺点，人们对传统混合环进行了改造。目前，国内外对混合环的研究主要集中在小型化，宽频带和双（多）频道等三个方面。
为了减小混合环的尺寸，国内外的学者提出了很多新的紧凑方法，如弯折、分形结构、平行耦合线、人工传输线、慢波结构、阶梯阻抗结构、多层结构、集总元件和准集总元件，这些方法的小型化的主要原理是：1）利用周期重复产生慢波效应；2）利用折叠或多层分布压缩空间；3）利用集总元件减小尺寸；等等。除了上述方法外，j-k.kuo提出了含不同特征阻抗分支线的混合环的一般综合方法，并设计出一款含阶梯阻抗结构的0.54λ混合环。
另一方面，引入反相器不仅可以减少混合环的尺寸，而且还可以改善混合环的带宽。因此，处于减少尺寸和改善相对带宽的考虑，国内外的学者们提出了各种各样的反相器。s.march采用带有短路端的λ/4平行耦合线结构射击类一款反相器，兵以此代替传统混合环中中3λ/4分支线，设计了一款1λ混合环。然而，传统的平行微带耦合线难以实现反相器所需的紧耦合。j-k.kuo等人提出了一种基于微带线和共面波导所构成的宽边偶和结构反相器。l.chiu等人提出了基于双面平行带线具有良好反相特性和低插入损耗的反相器，基于此设计了一款1λ混合环。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
本课题要求在基本混合环的基础上，设计一款新型混合环结构，要求在8-10ghz内回波损耗、隔离度均小于-10db,插入损耗小于4db。
研究计划安排如下：
4. 研究创新点
为了在输入和输出端口达到合适的匹配和在输出端口间达到相位平衡，提出了再加一个附加端口的方法。 从直观上讲，如果一个混合环由两个隔离端口构造，使P1，P3处于对称的位置上，他们幅度和相位响应应该是相同的，其幅频和相频特性将会有所改善，所以可以增加一个附加端口的方法来实现这一目标。
